汽车防冻液_一种汽车防冻液

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引言

我国发动机冷却液的研究始于20世纪80年代,和国外发达国家相比,起步较晚。最初关于发动机冷却液的研究是从进口汽车发动机冷却液的国产化开始的,随着汽车产品的不断发展和国家汽车工业的兴起,对发动机冷却液的研究越来越受到重视。20世纪90年代由我国石化部门联合国内发动机冷却液的研究机构并参考美国材料试验协会的石油化工行业标准对发动机冷却液的市场进行了规范,制定了行业标准SH/T0521—1992《乙二醇型发动机冷却液及其浓缩液》,随后又颁布了SH/T0521—1999《汽车及轻负荷发动机用乙二醇型冷却液》,代替SH/T0521—1992,从此我国防冻冷却液的研究步入了一个健康发展的时期。

目前我国市场上销售的防冻冷却液主要是以无机盐为主的配方:硅酸盐型、硼砂型、钼酸盐等占有大多数,其中某国际知名公司在国内推广的技术还主要是硅酸盐+硼砂的技术,该配方虽然改进了配方稳定性问题,但也是较常规的配方,只能用于1 a左右的防护体系,属于国际上建议淘汰的添加剂技术,在汽车工业比较发达的日本就明确禁止使用该类添加剂。国内今后防冻冷却液的发展方向一定要通过制定相关标准来引导汽车防冻液冷却液的发展方向,使防冻冷却液向着环保、适用、高科技含量的方向发展。

一、汽车防冻液的概述

（一）汽车防冻液的简介

内燃车辆的发动机冷却系冷却系统是一个由汽缸、夹套与冰箱组成的液冷密闭循环体系。冷却系统的工作状态直接影响车辆的正常运行及车辆的使用寿命。防冻液是内燃机循环冷却系统的冷却介质，发动机的冷却系统应使用冷却液，特别是在高原寒冷(O℃以下)环境下使用发动机更需使用防冻液，这对发动机的使用 很有好处。

防冻液的发展受汽车发动机的构成及其材料的影响很大，随着汽车发动机的飞速发展，对防冻液的要求日益苛刻，不仅要求防冻液具有较高的沸点和较低的冰点，还应具有较好的金属防冻液、防气蚀性、防结垢性、以及对环境的污染小，或不污染环境，而且具有较长的使用寿命等综合性能。其中防冻液的金属腐蚀性的优劣将会直接影响冷却系统的寿命，劣质的防冻液给内燃机水冷系统带来重大隐患，由于防冻液的性质与水有很大的区别，如果使用不当，不仅冻坏发动机，甚至会引起火灾并危及人、机安全，因此掌握防冻液的正确的使用方法十分重要。目前，一般都采用乙二醇作为防冻剂。无论是乙二醇还是水，对金属都有一定的腐蚀性，需要在防冻液中加人防腐剂尤为重要。

1.防冻液的防冻原理

化学防冻液本身具有较低的冰点，可作为水的冰点调节剂。在运输中，给含水煤喷洒一定量的防冻液，能改变煤中冰的结晶形状，使冰晶的分子间结合力减小，强度减弱，其冻结强度会大大降低。化学防冻液就是以少量的化学物质加入到含水煤或粒状物中，使其水的冰点降低，在一般的低温情况下水不会结冰，即使在较低的温度下结冰，其冰晶结构也发生变化，冻结强度减弱，冻结物用较小外力就能破碎。

2.防冻液的作用

防冻液是一种加入发动机冷却水中可降低冷却水凝固温度的溶液。如果冷却水中不加入防冻液,其结冰后产生的膨胀力可胀裂气缸体和水箱。因此防冻液可防止冷却水凝结,保持水循环流动。另外,防冻液可预防冷却系过热,降低水垢对机体的腐蚀作用。每当冬季来临时,发动机内加换防冻液已成为驾驶员必须考虑的问题。

3.防冻液的主要技术指标

研究试验表明，能改变冰晶结构和降低冰点的化学物质很多。从应用效果、用量和经济的角度选择了有机物和无机物，根据协同作用机理而研制了防冻液。防冻液的主要技术指标依据北京铁路局企业标准Q/BT 340-2006 的技术指标，并参考了美国材料与试验协会ASTM D3306-1994 和中华人民共和国石油化工行业标准SH 0521-1999而制定。防冻液除具备冰点低、防冻效果好等特点，还应无腐蚀、无污染。

4.防冻液的功能

1)防腐蚀

劣质防冻液对金属的腐蚀是极为严重的,有的水箱在使用防冻液时焊缝开裂并且滴漏,就是因为防冻液对焊锡严重腐蚀造成的。优质的防冻液,与水相比能很好地保护水箱,延长发动机的寿命。

2)防穴蚀

穴蚀是腐蚀的一种,穴蚀在发动机里破坏性极大。穴蚀严重时会将缸套穿透,造成防冻液渗入燃烧室,这种情况大功率发动机尤为突出。穴蚀是冷却系统的大敌,优质的防冻液必须具有优良的防穴蚀能力,以延长发动机的寿命。

3)高沸点

优质的防冻液应该具备良好的防水箱开锅性能,这就要求它有一个高沸点。现在防冻液的沸点一般要大于105℃,如果使用优质的防冻液,就不会产生开锅现象。

4)防垢

许多开车的朋友在夏季将防冻液放掉而加入自来水,自来水中有许多矿物质,在加热蒸发后,这些矿物质结成水垢深积在金属表面。水垢形成后,由于燃烧产生的热不能及时传给防冻液,使缸套温度升高,缸套与活塞的配合间隙不当,造成缸套与气环的擦伤磨损,严重时造成活塞卡死,对发动机有致命的危害。而优质的防冻液采用蒸馏水制造,并加有防垢添加剂,所以不会产生任何水垢。

(5)防冻

防冻液具备防冻功能是理所当然的,各种防冻液的冰点是不一样的,这是按不同地方不同的使用温度确定的,当今的防冻液冰点一般在-15℃～68℃之间。

（二）汽车防冻液的基本组成防冻液是由多种的添加剂组成，防冻剂是防冻液的重要成分，约占防冻液的92%～ 98%，有效的防冻剂是各种有机醇。图1表示溶液中醇类体积分数和冰点的关系。

图1防冻液体积分数％

就冰点而言甲醇是最理想的但甲醇和乙醇的沸点和闪点低，蒸汽压高、易挥发，会引起有效浓度下降，热稳定性差;用异丙醇时，气味大，相对用量大，泡沫多;而乙二醇就没有这样的危险。乙二醇是一种无色、透明、稍有甜味和具有吸湿性的粘稠液体，它能以任何比例与水相溶。乙二醇的浓度不同时，冰点也不同。

表2乙二醇-水防冻液的乙二醇质量分数与冰点关系

乙二醇-水防冻液的冰点同乙二醇质量分数不呈线性关系。乙二醇的含量超过68%时，其冰点反而上升。目前普遍使用的防冻液是乙二醇型防冻液。

（三）汽车防冻液的分类及性能 1.依挥发性能为标准分类

挥发性防冻液

以90%左右的醇为主要成分,具有冻结点低的性能,但由于这种防冻液比水蒸发得快,因此在补充冷却水时,必须补充防冻液的原液。

半挥发性防冻液

以甲醇和乙二醇为主要成分，其性能为中等级，和挥发性能防冻液相比蒸发较慢。非挥发性防冻液

以75%以上的乙二醇为主要成分,是市场上的主要产品,尤其适用于重负荷车辆或在山区使用。

2.依生产原料为标准分类

乙醇—水型防冻液

该防冻液可在-70℃以下使用,但由于乙醇沸点低(78.5℃),因此,在使用过程中乙醇的蒸发损失大,需经常补充,浪费能源,既不经济又不安全,故现在各个国家基本上废止其作为防冻液原料。

甘油—水类型防冻液

这种类型防冻液只能降温至-45℃,防冻效果稍差,且价格昂贵,现已不多使用,已被乙二醇—水类型防冻液取代。

乙二醇—水类型防冻液

乙二醇的物理化学性质见表1。

表1 乙二醇的物理化学性质

以乙二醇—水类型防冻液的冰点,乙二醇含量及溶液密度三者关系见表2。

表2 乙二醇-水类型防冻液物理化学性质关系

表3多功能汽车防冻液性能比较

从表2可以看出,乙二醇型防冻液,其冰点随着乙二醇在水溶液中的浓度变化而变化,浓度在59%以下时,水溶液中乙二醇浓度升高,冰点降低,但浓度超过59%时,随着乙二醇浓度的升高,其冰点呈上升趋势,当浓度为100%时,其冰点上升至-13℃。因此,在配制防冻液时应根据实际需要合理调整乙二醇浓度,以达到防冻性及经济性要求。一般是配成低于地区低于最低温度10℃的防冻液使用浓度。例如,在北方寒冷地区,乙二醇含量约50%,江南地区40%,在两广地区,一般配成35%即可。

防冻液产品既要满足防冻要求,又要无异味,且对金属材料无不良影响,基于乙二醇—水类型的防冻液具有这一性能,故美国、日本、德国及我国等基本上将它作为汽车发动机冷却系统的冷冻液。3.性能特点

凝固点低，水的凝固点是0℃，而防冻液的凝固点可达-68℃，因此可以避免低温下散热器和缸体冻裂，具有低温流动性好的特点。沸点高、热容量大，冷却效率高。水的沸点为100℃，超过100℃时就会沸腾，在高原地区低大气压下达不到100℃时就沸腾。而防冻液的沸点可达111℃以上。如蓝星牌LX7-001B防冻液，其沸点可达160-170℃。

热膨胀性，防冻液的热膨胀性稍大于水。因此在对没有设置溢流水箱的车辆来讲，防冻液不可加得太满，一般只能加到冷却系总量的95%。

发泡性，一般防冻液都有或高或低的发泡性，以低发泡性为好。发泡性过高将成为使防冻液从冷却系统经过溢流管大量溢出的不良现象之原因。

防腐性和防锈性，可延长水箱和缸体的使用寿命。优质的防冻液都加有多种缓释剂能抑制金属的腐蚀，从而大大延长水箱加缸体的使用寿命。

防止生成水垢，提高散热冷却效率。优质防冻液中都加入了阻垢添加剂，从而有效防止冷却系统结垢，使之一直保持正常冷却效果。

毒性，防冻液属于有毒液体，因此进行了染色。多以绿色、蓝色、青色为多。

引火危险性。挥发性防冻液的引火点较低，所以在进行与水的浓度调合操作时必须注意周围的环境，并排除一切具有引火性物质。